offset operazionali
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Dom, 25/09/2011 - 13:29
User+ 
Ciao a tutti,
gentilmente potreste dirmi un modo per ridurre l'offset dell'operazionale al minimo?intendo prima di provarlo e senza mettere un trimmer di taratura. insomma dai parametri riportati sul datasheet del componente. Grazie a tutti
Mario
Dom, 25/09/2011 - 15:51
#2
PowerUser 
Si come dice Fabrizio87
Si come dice Fabrizio87 l'unica soluzione, se non vuoi inserire componenti attorno, è quella di sceglierne uno con l'offset che sia il più basso possibile.
So che ci sono in commercio operazionali che per aggiustare il valore di offset hanno altri piedini che, se collegati opportunamente con determinati componenti, ti permettono di ridurre l'offset.
Facci sapere.
Dom, 25/09/2011 - 16:00
#3
PowerUser
Di solito l'offset non si
Di solito l'offset non si riesce mai a compensarlo completamente perchè dipende dai parametri intrinsechi dell'opamp stesso( tipo differenza tra le dimensioni dei BJT della coppia differenziale)..inoltre la sua influenza sull'uscita dipende anche dalla configurazione con cui stai utilizzando l'op amp(invertente, sommatore, integratore ecc..)
Per cui se vuoi precisa la configurazione, perchè in base ad essa le cose cambiano..
In generale puoi seguire anche i consigli riportati qui:
http://talkingelectronics.com/projects/OP-AMP/OP-AMP-2.html
Ma credo che comunque la scelta migliore sia quella di agire con un trimmerino e vedere l'uscita quando si porta a zero..
http://www.itisvinci.com/~altieri/OpAmpReale.pdf
Ciao
Dom, 25/09/2011 - 19:02
#4
PowerUser
low-offset
Degli ottimi operazionali con Ultra Low Offset sono quelli qui riportati
http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/3407
ma poi la stabilità dell'offset dipende molto dalla instabilità dei componenti annessi all'operazionale ad esempio le resistenze aggiunte a completamento di un dato circuito
influenzamo parecchio questa stabilità in base alla loro deriva termica.
A tale prpopsito ci sono rsistenze di precisione allo 0,1% con un basso valore di deriva termica (coefficente di temperatura) ad esempio di +/-25 ppm al °Kelvin (ppm= parti per milione) cioè 1 MOhm = un milione di Ohm potrà diventare 1,000025 MOhm per un aumento di un grado Kelvin
Resistenze al 2% possono avere invece un coefficiente di temperatura di +/-200 ppm
sicuramente meno adatte per avere stabilità nella regolazione dell'offset degli operazionali
Ven, 06/07/2012 - 09:51
#5
PowerUser
soluzioni alternative
Un classico dove la deriva termica sia dell'operazionale che dei componenti crea sicuramente dei problemi e la misura di corrente su uno SHUNT da 1 mOhm tramite circuito di condizionemento con operazionale per portare la tensione dello shunt a quella ad esempio dei 5V da leggere con ADC di un micro e pretendere di valutare 0,1A
cioè leggere 0,1 mV amplificarlo 200 volte per poter apprezzare un digit nella conversione..
Ebbene la soluzione lo trovata utilizzando dei volgari LM358 poi rimpiazzati con dei MAX492 che mi permettevano di eliminare la taratura di offset
Qui la cronistoria
http://www.webalice.it/crapellavittorio/electronic/problem.htm
Attualemnte esiste anche uno shunt ad effetto hall
http://www.allegromicro.com/Products/Current-Sensor-ICs/Zero-To-Fifty-Am...
Dom, 25/09/2011 - 20:50
#6
User+
Grazie a tutti
la configurazione è un semplice buffer .Il livello di offset che ho attualmente all'uscita dell'operazionale è minore di 0,1 mv pero o dovuto inserire un trimmer su un OP che prevede i pin per l'aggiustamento dell'offset. Avevo iniziato con un OP senza piedini per l'offset che aveva un input bias current di 9microA e un input offset current di 100 nA, quindi molte elevate, pero a guadagno 1 ha sugli 800 MHz di banda e in piu ha uno slow rate elevato. Volevo utilizzarlo perchè mi poteva servire anche in altre occasioni visto le elevate prestazioni e cosi ne avevo uno gia provato e funzionante. Pero il datasheet dice che ha un offset voltage minimo di 200 microV , facendo i miei calcoli per il bilanciamento dei compoenti sono riuscito ad arrivare a 750 microV. Pero poi o scoperto che l'assorbimento era troppo elevato per la mia sorgente di alimentazione ahhahahha e poi era molto molto sensibile ai disturbi. Io adesso una configurazione che va bene la possiedo pero vorrei evitare di mettere trimmer perchè è una cosa che non mi piace e poi per prendere un OP con Input bias current e offset current molto minori o dovuto scendere molto in banda e in slow rate. Purtroppo se ho capito bene non c'è un modo per portarlo al minimo senza l'inseriemnto di un trimmer? Grazie a tutti dell'aiuto che mi state dando
Dom, 25/09/2011 - 22:00
#7
PowerUser
Ma il fatto che si utilizzi
Ma il fatto che si utilizzi il trimmer non è casuale mario..in quanto le variazioni dell'offset non sono sempre le stesse..e quindi dipendono da vari fattori come la temperatura (come diceva Vittorio).. ma potresti provare a mettere prima il trimmer..trovare la condizione ideale di lavoro variando il valore della resistenza... ti segni il valore, e poi ne metti una fissa con tale valore...
Se non ci sono forti variazioni del punto operativo e delle condizioni ambientali e quindi la temperatura, dovresti ottenere lo stesso risultato del trimmer...
Ovviamente se cambia qualcosa di quello che ti dicevo prima..ovviamente ricompare l'offset ma comunque si dovrebbe minimizzare l'effetto.. in alcuni esempi che ho già postato consigliavano di piazzare una R= 10 kohm tra i morsetti di regolazione dell'offset..
resta comunque da valutare anche l'altra proposta di Vittori e cioè mettere un operazionale ad ultra low offsett... però bisogna vedere che caratteristiche hanno in frequenza..e anche quanto costano :)
ciao
Lun, 26/09/2011 - 16:44
#8
User++ 
Il problema di questo metodo
Il problema di questo metodo di rimpiazzare i trimmer con delle resistenze fisse è semplicemente che i valori trovati di solito non sono reperibili sul mercato semplicemente perché i valori più standard sono solo 12 come stipulato dalla serie commerciale delle resistenze E12, in realtà si potrebbe usare la serie di resistenze E98 ma molto difficile da reperire e spesso sono disponibili solo nel formato SMD che risulta molto difficile da saldare è a questo punto di conviene comprare operazionlle di gamma superiore con un off ste piu basso.
Lun, 26/09/2011 - 16:50
#9
PowerUser
serie e parallelo?
ho qui un mio amico..che fa layout.. so bene questo problema :) ..
Ti racconto un piccolo aneddoto.. lui per fare una resistenza di un certo valore che ora non ricordo.. ha preferito metterne 12 in parallelo :) questo perchè il fornitore di cui disponiamo ci fornisce a costo praticamente nullo quelle resistenze li.. e sarebbe stato molto piu costoso metterne una sola dal valore esatto..quindi utilizzando serie e parallelo si potrebbe cercare di piazzare il valore giusto..lo so magari diventa un impresa a montare il circuito..ma devi essere un pò sfortunato a beccarti un valore che non hai nella serie E12..altrimenti bisogna trovare un altra via, ma almeno ci hai provato con serie e parallelo :) !
Lun, 26/09/2011 - 17:51
#10
PowerUser
Si utile strategia quella di
Si utile strategia quella di divivoma ma fai attenzione agli errori: in ogni caso, se connetti più resistori in serie o in parallelo per ottenere il valore desiderato, l'errore è maggiore rispetto a quello di una singola resistenza. Visto che nel tuo caso si tratta di regolare l'offset di un operazionale io userei questa soluzione con cautela.
Lun, 26/09/2011 - 20:39
#11
User+
avevo gia provato a
avevo gia provato a mettere resistenze in parallelo e ho ottenuto 750microV di offset(non sono riuscito a mandarlo al minimo, pero utilizzavo resistenze con tolleranze diverse e THT e di valori reperbili) con l operazionale con corrente di bias maggiore( non è stato facile trovare paralleli idonei :) ) . Il circuito stampato lo o fatto tutto SMD con trimmer di taratura sui pin della regolazione, pero potevo farlo anche THT o misto quindi il problema non sarebbe stato il tipo di montaggio perchè potevo mettere quello che mi permetteva maggiori prestazioni. Sicuramente mi servirà altre volte infatti per le prossime vorrei cercare di togliere i trimmer con le resistenze, pero come dicevi tu è meglio utizzarla con cautela questa cosa infatti su questa ho lasciato i trimmer. Forse non posso fare una configurazione che mi puo andare bene per molti circuiti perchè o visto che se aumenta la banda e lo slow rate aumentano le correnti di bias e di offset tra le correnti di bias, quindi forse è meglio che ogni volta ne faccio uno in base alle esigenze. Adesso proverò a trovare le resistenze e un OP tra quelli che mi avete fatto vedere e lo provo. Intanto mi potete dire come faccio a darvi i feedback che non l'ho capito ? :)
Lun, 26/09/2011 - 21:34
#12
PowerUser
Vout/Voffset
scusa mario un pò mi sono perso.. ma mettendo il trimmer sei riuscito a scendere sotto i 750uV oppure no?
Comunque sarei curioso di sapere che configurazione stai adottando e come hai calcolato la tensione di offset :hai modellato tale tensione con in ingresso un gen. ideale di tensione (git) e poi hai calcolato la funzione di trasferimento Vout/Voffset?
Cosi puoi capire magari se ci sono altri parametri che giocano nel tuo circuito...
Mar, 27/09/2011 - 08:29
#13
PowerUser
Ok, fai tutto il necessario e
Ok, fai tutto il necessario e poi...dacci i feedback :) nel senso facci sapere come sta andando il progetto: indicazioni sulle misure o sulle soluzioni che hai adottato.
Mar, 27/09/2011 - 20:48
#14
User+
Con l'integrato
Con l'integrato che ha i piedini per la regolazione dell'offset ho utilizzato il trimmer e sono arrivato a avere forse anche meno di 0,1mV(dico forse perchè il mio strumento ha una sensibilità di 0,1 mV e segnava 0,0 mV), con quello senza piedini di regolazione esenza trimmer sono arrivato a 750uV .Per quello senza regolazione ho cortocircuitato uscita e ingresso invertente e o meso una resistenza di carico e una tra il segnale applicato e il pin non invertente. Il calcolo facile che sara sbaliato :) ho messso il segnale di ingresso a massa e ho messo una resitenza da 83 ohm tra il segnale e il pin non invertente cosi o pensato che se passavano 9uA nel pin dell'operazionale allora li ci saranno 750uV, poi lo stesso o fatto in uscita e ho fatto un parallelo per avere 83 ohm anche li. Pero le correnti di bias non sono uguali ma variano dell'offset input current. pero le o considerate uguali . Poi quando ho montato il circuito prima o cortocircuitato l'ingresso e mi dava 750uV di uscita e poi ho provato a mettere il segnale a 0 con il calibratore e ho avuto sempre 750uV di uscita( perchè il calibratore ha l'uscita a alta impedenza) pero mi tirava troppa corrente che io non avevo a disposizione ahahah e prendeva molti disturbi ( anche a 700 MHz)senno sarebbe andato bene. pero non so quanto vada bene il calcolo :)almeno mi ricordo di aver fatto solo cosi. potete correggermi? :)( io volevo puntare sulla offset current ma non è stato cosi )Grazie
Mar, 27/09/2011 - 22:56
#15
PowerUser
io farei cosi..
Allora ho letto un pò e devo dire la verità ci ho capito poco di quello che hai fatto..secondo me ti stai complicando la vita...allora fai cosi:
1)Prendi il tuo bell'op_amp e realizza una configurazione non invertente con due R uguali per esempio.
2)Piazza l'ingresso sul morsetto + (non inv.) sara la tua Voff
3)Poi calcola la tensione di uscita dovuta a Voff, trovando cosi Vout_off l'offset riportato in uscita
4)dividi per l'amplificazione del circuito si trova l'offset di ingresso..
Quindi essenzialmente avrai
Vout_off=Voff(1+1) --> imponi Voff=1V ti aspetti una Vout_off=2.. ma invece ottieni una vout_off=2.5---> quindi : Voff=2,5-2 (quella misurata meno quella attesa..sovrapposizione degli effetti..)
Mer, 28/09/2011 - 09:23
#16
PowerUser
Si effettivamente ti stai
Si effettivamente ti stai complicando la vita: idealmente sugli ingressi dell'operazionale non scorre corrente, I+=I-=0 A e le tensioni di ingresso sono uguale V+=V-. Nella realtà questo non accade, infatti negli ingressi scorre una corrente che è diversa da 0 A e diversa tra i due ingressi e quindi le tensioni V+ e V- non sono uguali.
Questo scorrimento di corrente dipende dalla non simmetria dei transistor usati internamente (per i bjt è dell'ordine dei nano ampere, per i jfet dell'ordine dei pico ampere) portando ad una caduta di tensione sulle impedenze o resistenze dello stadio di uscita, causando quindi una tensione di offset anche quando i due ingressi sono allo stesso potenziale (http://it.wikipedia.org/wiki/Amplificatore_operazionale#Offset_di_tensio...).
Per la misurazione di tale tensione devi mettere entrambi gli ingressi (o l'ingresso, dipende dalla configurazione usata) allo stesso potenziale (per esempio guarda questo link: http://www.peduto.it/OPERAZIONALI/esercitazionen%C2%B03.html#1. Tensione di offset di ingresso). Chiaramente hai bisogno di uno strumento di misura adeguato per poter misurare questa tensione che solitamente è dell'ordine dei micro volt.
Gli operazionali che stai usando per la riduzione dell'offset hanno due piedini che servono a ridurre lo sbilanciamento dell'operazionale e quindi la tensione di offset. Non puoi pensare di ottenere una tensione di offset pari a 0 volt, dal tuo progetto devi decidere a che tensione di offset arrivare e quindi tarare il tuo circuito in modo opportuno, taratura che sicuramente sarà necessario rifare dopo un tempo sufficientemente lungo.
Facci sapere.
Mer, 28/09/2011 - 20:50
#17
User+
Pensavo che
Pensavo che attraverso il passaggio della corrente di bias( quella da datasheet) nelle resistenze potessi calcolare prima della prova del circuito il valore dell'offset. Il mio scopo era quello di farla arrivare sotto il mV e attraverso il trimmmer sono arrivato sotto 0,1mV, quindi un valore che per me è molto buono. Pensavo che tramite l input bias current e l offset bias current potessi sapere l offset sul circiuto ( avendo un certo valore di resistenze), ma a questo punto capisco che è meglio mettere i ltrimmer :) quando mi mandano il circuito spero che vadi tutto comme previsto :) Grazie
Mer, 28/09/2011 - 21:21
#18
PowerUser
Ma i conti non li hai fatti
Ma i conti non li hai fatti proprio ? magari riuscivi a modificare il circuito e ad abbassare l'offset in qualche altro modo..non so con quale configurazione stai usando l'op amp...ma il modo per calcolare la fdt è cm quello che ti ho descritto sopra...pensi ci riesci se ti metti ..
fammi sapere la configurazione che stai usando magari ci dò un'occhiata..ciao
Gio, 29/09/2011 - 09:22
#19
PowerUser
Ciao mario1991,
ho capito ora
Ciao mario1991,
ho capito ora la tua esigenza: tu chiedi di poter calcolare la tensione di offset in modo da poter dimensionare opportunamente alcuni componenti o progettare una soluzione alternativa, in modo da poter abbassare la tensione di offset, senza dover utilizzare il famigerato trimmer da mettere nei pin dedicati dell'operazionale per la regolazione dell'offset, giusto?
Bè ci sono alcune tecniche per la riduzione dell'offset ma sicuramente la soluzione migliore è quella di prendere un operazionale con la regolazione dell'offset e quindi eseguire la regolazione.
E' vero, calcolare prima su carta e poi realizzare il circuito è la cosa sicuramente più corretta ma in questo caso la regolazione ad hardware realizzato è d'obbligo anche se prima hai eseguito tutti i calcoli possibili: anche uno sbilanciamento nella realizzazione del circuito potrebbe portare ad una variazione dell'offset che ti sei calcolato.
Comunque se ha raggiunto il tuo obbiettivo di scendere al di sotto del millivolt credo che puoi procedere alla realizzazione senza troppi problemi.
Facci sapere.
Gio, 29/09/2011 - 20:49
#20
User+
I calcoli a circuito montato
I calcoli dell'offset a circuito montato li ho effettuati e attraverso quelli ero arrivato a misurare 750uV per quello senza trimmer e 0,1mV per quello con il trimmer( che va bene). Si la cosa che volevo fare io era "usare" la differenza delle correnti degli ingressi dell'OP per regolarmi(prima di montare il circuito) tramite le resistenze della configurazione l'offset in uscita(la configurazione era solo una resistenza sul non invertente a cui applicavo il segnale e una resistenza in uscita che mi simulava il carico e il corto tra uscita e pin invertente).
La configurazione ho lasciato quella con il trimmer come avete suggerito voi :) Speriamo che nel circuito completo non ci siano problemi. Grazie
Gio, 29/09/2011 - 21:14
#21
PowerUser
quale sarebbe questo circuito
quale sarebbe questo circuito completo..? e così segreto :) ?? guarda che anche quando inserisci il tuo OA all'interno di tale circuito le cose cambiano..e non "forse" ma sicuramente in quanto se inserisci carichi e capacità o altro devi cmq tenerne conto a priori..e fare l'opportuno dimensionamento per poter ottenere ciò che vuoi ottenere..per questo sin dall'inizio ti parlavi di calcolare la fdt del sistema complessivo...e nn solo dell OA..quello può essere un primo passo..ma poi nn credo basti..ok?
Ven, 30/09/2011 - 09:12
#22
PowerUser
Se hai adottato la
Se hai adottato la configurazione con l'operazione che ti permette di aggiustare l'offset sicuramente riesci a regolare il trimmer in modo da ridurre l'offset dell'operazionale secondo le tue esigenze.
Certo, quando costruirai il tuo circuito non ti puoi aspettare grande corrispondenza con i calcoli eseguiti su carta in quanto il circuito stampato stesso potrebbe sbilanciare l'operazionale.
Se devi fare una produzione con grandi numeri puoi stimare il valore del trimmer e quindi fissare la posizione in modo approssimativo (poi magari la regolazione "fine" la fai fare direttamente all'utilizzatore), altrimenti una volta costruito il circuito ti devi regolare il valore di offset fino ad ottenere il valore desiderato.
Facci sapere come ti va il progetto.
Ven, 30/09/2011 - 20:23
#23
User+
Scusate
Scusate avevo detto solo quello che lo rappresentava perchè non so se riesco a spiegarmi bene :). Dico la parte che interessa l'OP.Il segnale all'ingresso dell'OP( non invertente) lo applico attraverso una scheda che ha un uscita ad alta impedenza. Poi all'uscita c'è un altra scheda che ha come impedenza d'ingresso 220ohm. Di questa configurazione ne ho due identiche nel circuito e gli OP sono alimentati da un DC/DC con uscita +5 e -5V(alimentazione duale degli OP).L'alimentazione del DC/DC è a 5V e può arrivare al massimo a 40mA . Non potevo mettere condensatori all'uscita dell'op.All'inizio avevo messo anche i diodi di protezione all'ingresso dell'OP ma poi non li ho piu usati:) . Poi quando arriveranno le schede(qualche pezzo) le tareremo ogni volta tanto ho previsto i test point e poi almeno funzionerà sicuramente :) Grazie
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31 settimane 4 giorni fa
purtroppo non hai soluzioni di usare il trimmer come specificato dal favore nel suo data sheet, l'unica soluzione all'alternativa e cambiare componente scegliendo uno un po' più caro ma con prestazioni migliore così puoi migliorare offse, potresti cercarne uno compatibile pin to pin così non hai bisogno di riprogettare il circuito stampato.
in prima fase potesti provare se che potrebbe bastare quello in prima istanza è sennò ne usi un altro semplicemente cambiando.